Propulsii nucleare: Proiectul Orion

Sistemul nostru solar este imens, vorbim despre distanțe de miliarde de kilometri. Luna este extrem de aproape în termeni astronomici, fiind la o distanță de 380000 km iar cea mai apropiată planetă, Marte, la peste 50 de milioane de km.

Motoarele care au propulsat și care încă propulsează rachetele sunt toate de natură chimică. Explozia controlată este cauzată de reacții chimice dintre doi compuși, iar motoarele cu care este echipată naveta spațială costă NASA, pentru fiecare lansare, aproximativ 400 de milioane de dolari iar randamentul acestora în prezent se apropie de limita practică: nu putem merge mai repede sau nu putem urca pe orbită încărcături mai mari decât în prezent, folosind energia eliberată prin reacții chimice, decât construind rachete mai voluminoase și implicit mai costisitoare.

În anii ’50, un grup de cercetători a avut ideea de a propulsa o navă spațială folosind energia nucleară. În acea perioadă, pe când orice națiune era bucuroasă dacă putea lansa pe orbită un satelit de câteva kilograme (și nu erau mai mult de două astfel de națiuni), ei făceau deja planuri pentru lansare spre Marte a unei întregi colonii.

Clădiri întregi, chiar un mic oraș cu sute de oameni puteau fi propulsate pe orbită. Unele informații cu privire la Proiectul Orion sunt și astăzi clasificate și ascunse publicului larg, deoarece implică studii referitoare la energia nucleară.

În 1957 rușii lansau Sputnik, primul satelit artificial al Pământului și cursa înarmării a ajuns să fie o cursă spațială, chiar dacă Sputnik nu făcea mare lucru pe orbită. Amenințarea pentru SUA era însă destul de limpede, astfel că nu este greu de înțeles de ce s-au investit milioane de dolari într-un proiect ce promitea un avans considerabil în propulsia viitoarelor nave spațiale.

În viziunea lui Theodore Taylor, director tehnic al Proiectul Orion și angajat al companiei General Atomic, o navă masivă avea să fie propulsată de explozii nucleare succesive, de câteva kilotone (magnitudinea exploziei nucleare de la Nagasaki). O rachetă clasică are nevoie de combustibil pentru deplasare, relația fiind de directă proporționalitate, însă se ajunge repede ca peste 90% din masa inițială a rachetei să fie doar combustibil, lăsând puțin loc pentru echipaj și instrumente științifice. Energia nucleară oferă de un milion de ori mai multă energie decât reacțiile chimice. Dacă o navă ar putea rezista exploziei nucleare, ar putea duce pe orbită o încărcătură de mii de tone. Planurile inițiale prevedeau un zbor spre Marte în 1965 și unul spre Saturn și sateliții săi în jurul anului 1970.

Din puncte de vedere tehnic, totul părea să se potrivească: multă energie și puțin combustibil, însă o apărea o serie de inconveniente practice evidente.

În primele teste făcute la scară și folosind explozii chimice, au fost identificate o serie de probleme ale acestui sistem de propulsie: placa prezenta mici crăpături după o serie de explozii repetate și acest lucru punea în pericol integritatea viitoarei nave. Problema a fost rezolvată printr-o grosime variabilă a plăcii, mai mare în centru și mai mică spre margini. Dar a fost rapid descoperită o nouă problemă, fenomenul de ablație, erodarea straturilor exterioare ale plăcii datorate căldurii excesive ale acesteia. În cazul unei explozii nucleare, temperatura inițială ajunge până la un milion de grade și astfel placa ar fi instantaneu evaporată, împreună cu echipajul. Veste bună era că deși temperaturile sunt înalte, acestea reveneau rapid la valori mai acceptabile iar sistemul era astfel proiectat încât exploziile să aibe loc la o oarecare distanță de structura navei, dând astfel timp plasmei create să se răcească până la 200000 grade. Primele idei pentru proiectarea plăcii prevedeau folosirea fibrei de carbon, din două motive: era un material rezistent și ajuta și la ecranarea radiațiilor.

Marea problemă era însă lansarea navei. Lansată chiar și din mijlocul Pacificului, Orion ar fi lăsat o dâră radioactivă prin atmosferă, care ar fi putut fi împrăștiată de curenții de aer. Din păcate, nu s-a găsit nici o soluție acceptabilă pentru acest impas, deloc minor.

Dispozitive nucleare, în formă de puc, care urmau să propulseze o viitoare navă Orion, prin elibeararea și explozia lor repetată în urma navei, pe axa de simetrie a acesteia.

Un alt impediment întâmpinat inițial de ingineri erau accelerațiile prea mari care ar fi zdrobit echipajul de podeaua navei în timpul lansării. Exploziile nucleare erau violente și impulsul navei era prea mare pentru a putea fi suportate de echipajul de la bord. Soluția ar fi fost un sistem de amortizoare de șoc plasat între placa expusă exploziei și restul navei.

În 1959 a fost realizat un experiment care dorea să studieze stabilitatea unei astfel de nave și viabilitatea proiectului. Bineînțeles, modelul a fost construit la scară redusă și s‑au folosit explozii chimice pentru propulsie. Șase explozii succesive au propulsat macheta câțiva zeci de metri în aer, care a rezistat zborului și s-a întors în siguranță la sol, folosind o parașută.

Nava reală urma să fie gigantică, cât un bloc cu zece etaje, adăpostind sute de oameni, cercetători și chiar mici ferme sau animale (pentru zboruri de lungă durată prin Sistemul Solar), un adevărat oraș de dimensiuni reduse. Propulsia nucleară permitea  ca nava să poarte în final o încărcătură generoasă, de aproximativ 1000 de tone, suficientă pentru o colonie de dimensiuni reduse, cu toate cele necesare pentru funcționarea acesteia.

Între timp, datorită faptului că era un proiect secret, nu se putea face lobby în Congresul SUA pentru obținerea de fonduri suplimentare. În plus, accentul începea să fie pus pe echipa lui Werner von Braun care promisese că va ajunge pe Lună până în 1970, folosind rachetele Saturn, propulsate chimic. Deși von Braun aflase de proiectul Orion și era entuziasmat de experimentele și de rezultatele obținute deja, sprijinul acestuia a venit însă prea târziu.

O lansare Orion ar fi adăugat doar 1% la poluarea nucleară produsă deja de testele atomice. Demonstrații publice împotriva continuării testelor nucleare au fost și ele un factor care au grăbit oprirea finanțării proiectului Orion, împreună cu tratatul de interzicere a testelor nucleare atmosferice din 1963.

Deși proiectul nu a mai fost continuat, cei implicați în acesta nu încetează să se gândească la avantajele aduse de o formă de propulsie de un milion de ori mai eficientă decât ceea ce avem acum. Propulsia nucleară ar permite un design al navei mult mai elastic, constrângerile asupra dimensiunilor și masei acesteia nu ar mai fi atât de drastice cum sunt în prezent. Carl Sagan vedea în Orion cea mai bună utilizare a energiei atomice.

Diverse reîncarnări ale proiectului Orion continue să existe și azi, prin planurile de a avea nave cu propulsie laser sau cu microunde. Acestea nu reușesc însă să se apropie de principalul avantaj al proiectului inițial, capacitatea de a urca pe orbită mase enorme.

3 Comments

  1. Unde pare desteptaciune este si prostie multa,sau desteptaciunea i-si trage seva din prostie.Pana la aceasta data aveau toate sansele sa asambleze pe orbita pamantului o astfel de racheta folosind cargouri cu combustibil chimic.Problema este ca sunt costuri enorme, pe care nu le poate sustine doar o singura natiune.Cel mai bun exemplu este bulibaseala de la statia orbitala internationala.Oameni destepti care bat campii si traiesc cu capul in banita.Viitoarea racheta si capsula Orion va folosi tehnologia anilor 1960,pentru ca este considerata sigura.Saraca omenire.Cum sa faci ceva maret cand tie ca sa existi i-ti trebuie apa si nutret non stop,plus ca elimini dejectii.Suntem legati de glie pe vecie.Fara tita mamei natura suntem morti.Omul nu este nici pe departe o fiinta perfecta.Unde incepe si unde se termina asemanarea cu Dumnezeu?

  2. Se pare că propulsia nucleară ar fi o soluţie în vederea unor misiuni mai lungi. Nu ştiam despre un program american NERVA pentru rachete nucleare termice, program care ar fi avut succes remarcabil dar care a fost abandonat subit în 1972.

  3. Ce ne mai trebuie nave spatiale, doar calatorim deja prin univers .Nu se invarte pamantul in jurul soarelui? :))))))

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *